Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο διαχωρισμός του επεξεργαστή γονιδίων που χρησιμοποιείται στην παραδοσιακή τεχνολογία CRISPR δημιουργεί ένα πιο ακριβές εργαλείο που μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί, με σημαντικά λιγότερες πιθανότητες πρόκλησης ακούσιων μεταλλάξεων γονιδιώματος.
Λένε ότι το νέο τους εργαλείο μπορεί ενδεχομένως να διορθώσει περίπου τις μισές από τις μεταλλάξεις που προκαλούν ασθένεια.
Το CRISPR είναι ένας από εκείνους τους επιστημονικούς όρους που έχουν μπει στο καθημερινό λεξικό. Αναμφισβήτητα μία από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις του 21ου αιώνα, το εργαλείο γονιδιακής επεξεργασίας έχει φέρει επανάσταση στην έρευνα και τη θεραπεία γενετικών και μη γενετικών ασθενειών. Ωστόσο, ο πρωταρχικός κίνδυνος που σχετίζεται με την τεχνολογία CRISPR είναι οι « εκτός στόχου τροποποιήσεις », δηλαδή απροσδόκητες, ανεπιθύμητες ή ακόμη και δυσμενείς αλλαγές σε θέσεις στο γονιδίωμα εκτός από τη στοχευμένη τοποθεσία.
Τώρα, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Rice ανέπτυξαν ένα νέο εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων που βασίζεται στο CRISPR, το οποίο είναι πιο ακριβές και μειώνει σημαντικά την πιθανότητα εμφάνισης αλλαγών εκτός στόχου.
«Η ομάδα μας ξεκίνησε να δημιουργήσει μια πολύ βελτιωμένη έκδοση που μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί ανάλογα με τις ανάγκες, παρέχοντας ένα απαράμιλλο επίπεδο ασφάλειας και ακρίβειας», δήλωσε ο Hongzhi Zeng, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Αυτό το εργαλείο έχει τη δυνατότητα να διορθώσει σχεδόν τις μισές σημειακές μεταλλάξεις που προκαλούν ασθένειες στο γονιδίωμά μας. Ωστόσο, οι τρέχοντες συντάκτες βάσης αδενίνης βρίσκονται σε μια σταθερή κατάσταση «ενεργοποιημένη», η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε ανεπιθύμητες αλλαγές γονιδιώματος παράλληλα με την επιθυμητή διόρθωση στο γονιδίωμα του ξενιστή».
Το DNA αποτελείται από δύο συνδεδεμένους κλώνους που τυλίγονται ο ένας γύρω από τον άλλο, σχηματίζοντας μια διπλή έλικα που μοιάζει με μια στριμμένη σκάλα. Οι «βαθμίδες» της κλίμακας αποτελούνται από ζεύγη βάσεων, δύο συμπληρωματικές νουκλεοτιδικές βάσεις που συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου: αδενίνη (Α) ζεύγη με θυμίνη (Τ) και κυτοσίνη (C) με γουανίνη (G).
Οι μεταλλάξεις ζεύγους βάσεων ονομάζονται επίσης «σημειακές μεταλλάξεις» και είναι υπεύθυνες για την πρόκληση χιλιάδων ασθενειών. Το παραδοσιακό CRISPR χρησιμοποιεί είτε έναν επεξεργαστή βάσης αδενίνης (ABE) είτε έναν επεξεργαστή βάσης κυτοσίνης (CBE) για τη δημιουργία σημειακών μεταλλάξεων στις επιθυμητές θέσεις. Εδώ, οι ερευνητές πήραν ένα ABE και το τροποποίησαν.
Διαχωρίζουν το ABE σε δύο ξεχωριστές πρωτεΐνες που παραμένουν ανενεργές μέχρι να προστεθεί ένα μόριο sirolimus. Το Sirolimus, γνωστό και ως ραπαμυκίνη, είναι ένα φάρμακο με αντικαρκινικές και ανοσοκατασταλτικές ιδιότητες που χρησιμοποιείται για την πρόληψη της απόρριψης στη μεταμόσχευση οργάνων και τη θεραπεία ορισμένων τύπων καρκίνου.
«Με την εισαγωγή αυτού του μικρού μορίου, τα δύο ξεχωριστά ανενεργά θραύσματα του επεξεργαστή βάσης αδενίνης συγκολλούνται μεταξύ τους και καθίστανται ενεργά», είπε ο Ζενγκ. «Καθώς το σώμα μεταβολίζει τη ραπαμυκίνη, τα δύο θραύσματα διαχωρίζονται, απενεργοποιώντας το σύστημα».
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το νέο τους εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων διαίρεσης είχε οφέλη εκτός από το ότι παραμένει ενεργό για μικρότερο χρονικό διάστημα από το αρχικό, άθικτο ABE.
«Σε σύγκριση με ένα άθικτο [βασικό] πρόγραμμα επεξεργασίας, η έκδοσή μας μειώνει τις επεξεργασίες εκτός στόχου κατά πάνω από 70% και αυξάνει την ακρίβεια των επεξεργασιών επί του στόχου», είπε ο Zeng.
Δοκίμασαν τη μέθοδό τους στοχεύοντας το γονίδιο PCSK9 σε ένα ήπαρ ποντικού. Το γονίδιο PCSK9 παράγει μια πρωτεΐνη που βοηθά στη ρύθμιση της ποσότητας χοληστερόλης στην κυκλοφορία του αίματος, επομένως είναι θεραπευτικά σημαντική για τον άνθρωπο. Συσκευάζοντας το ενεργοποιημένο από τη ραπαμυκίνη διαχωρισμένο ΑΒΕ τους σε φορέα αδενο-σχετιζόμενου ιού (AAV), διαπίστωσαν ότι μετέτρεψε ένα ζεύγος βάσεων A●T σε ένα ζεύγος βάσεων G●C στο γονίδιο. Αυτή η μετατροπή είναι ιδιαίτερα χρήσιμη καθώς οι μεταλλάξεις στις οποίες το G●C μεταλλάσσεται σε ένα ζεύγος βάσεων A●T αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 50% των μεταλλάξεων ενός σημείου που σχετίζονται με ανθρώπινες γενετικές ασθένειες.
«Ελπίζουμε να δούμε την τελική εφαρμογή του εργαλείου μας επεξεργασίας διαχωρισμένου γονιδιώματος με μεγαλύτερη ακρίβεια για την αντιμετώπιση ερωτημάτων που σχετίζονται με την ανθρώπινη υγεία με πολύ πιο ασφαλή τρόπο», δήλωσε ο Xue Gao, ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications .
el.gr
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου